E=mc^2 in ander perspectief gezien

Eelco

Aarde (meestal)
Interessant.
Ik neem aan dat er geen golflengtes bestaan kleiner dan de Planck lengte.
Legt dat dan niet een limiet op de maximale frequentie?

Dat weten we nog niet omdat we de fysica beneden de Planck schaal (oftewel: quantumgravitatie) nog niet begrijpen.
We weten het (nog) niet lijkt me het eerlijkste antwoord.
 

DeepSkyScanner

Halsstarrige sterrenstaarder
Ik neem aan dat er geen golflengtes bestaan kleiner dan de Planck lengte.
Legt dat dan niet een limiet op de maximale frequentie?
Ja, dat heb ik in een vorig commentaar van mij al aangeduid: de Planck-energie. Die is ontzettend hoog als frequentie, maar zelfs dat is nog niet een absolute theoretische bovengrens. Het beschrijft alleen wat de Planck-afmetingen begrenzen. Ofwel, wat wij kunnen waarnemen.
 

Eelco

Aarde (meestal)
Bedankt. Duidelijk.

De maximale frequentie kan dus naderen tot oneindig. Voor zover we weten.

Nou ja, oneindig niet, lijkt me (zie m'n eerdere reactie over de maximale energie binnen onze cosmologische horizon).

Maar verder moet die quantum-gravitatietheorie er toch eens gaan komen eindelijk!
 

svdwal

Sander - Moderator
Wie doet dat dan? En nogmaals, met wetenschappelijke hypotheses is het lastig bedriegen ... uiteindelijk kloppen ze of kloppen ze niet ...

Ik zou "ze voorstellen als meer dan ze zijn" eerder als opscheppen beschouwen, of arrogantie. En ja, sommige wetenschappers zijn arrogant. Het zijn net mensen.
Tegmark, bv hier: https://samharris.org/the-multiverse-you-you-you-you/

Vanaf hier:
MT: Sure. So, first of all, what is our universe, before we start talking about others? Many people tacitly assume that “universe” is a synonym for everything that exists. If so, by definition, there can’t be anything more. Talk of parallel universes would just be silly, right? But that is not in fact what people in cosmology mean when they say “universe.”
Hij begint direct al een foute voorstelling te geven waarom mensen het universum zo noemen. Universum is per definitie alles wat er is. Van het latijnse universus, gecombineerd in 1 ding. Het is dus een bewuste keuze geweest om alles wat er is het Universum te noemen.

Tegmark denkt dat universum een ander woord is voor plek met melkwegstelsels die niet verder reikt dan wat je kan zien, maar dat is dus alleen maar "alles wat je kan zien", en dat is wat anders dan "alles wat er is".

Wat verder op denkt die dat het arrogant is om plekken die je niet kan zien geen universum te noemen. Het is echter geen kwestie van arrogantie, maar van consistente terminologie. Wat we zien is het zichtbare deel van het universum, en de rest is het onzichtbare deel. Iets is of zichtbaar, of niet (wet van het uitgesloten midden) en dus is het zichtbare en onzichtbare samen het universum. Consistente terminologie, logisch correct, een naadloze voortzetting van de al bestaande terminologie.

Weer verderop poseert hij een hierarchie van onzichtbare dingen. Niet erg wetenschappelijk, want je kan er niets aan meten. Want niet zichtbaar.

Vanwege een opgeblazen ego zouden we ons in het centrum van het universum geplaatst hebben. Dat ego zal een vorm van projectie zijn, en de reden dat de Aarde in het centrum van het heelal stond was simpelweg het gevolg van het niet kunnen meten van de effecten die de bewegende aarde tot gevolg had. Kan je niet meten dat het zo is, dan is er geen reden om aan te nemen dat het toch wel zo is, zo werkte het ook al in de Middeleeuwen.

(Tip voor de liefhebber: https://historyforatheists.com/2016/06/the-great-myths-1-the-medieval-flat-earth/, zowiezo een leuke site voor mensen die van mythes houden).

Daarna de consensus vraag aan de cosmologisten, met een doordenderende inflatie die alles kan verklaren waar sommige cosmologisten aan aan lijken te twijfelen.

Al met al lijkt mij dit een mooi voorbeeld.
 

Eelco

Aarde (meestal)
@svdwal:
Tja, een tirade tegen Max Tegmark (die ken ik toevallig redelijk goed, daar we een jaar overlapten in Edinburgh), die inderdaad niet de meest bescheiden kosmoloog is. Maar ik zie geen enkel bedrog - Max zegt hier wat hij denkt. Dat jij dat onzin vindt maakt het nog geen bedrog: dan zou hij iets anders moeten zeggen dan hij denkt.

In het citaat gaat het trouwens over "our universe", en dat is wel degelijk alleen maar alles binnen de kosmologische horizon, en niet 'the universe'.
en dus is het zichtbare en onzichtbare samen het universum.
Klopt, maar het citaat sprak dan ook van "our universe".
Niet erg wetenschappelijk, want je kan er niets aan meten.
Dat is niet uniek voor het universum buiten "ons universum". Centrum van een zwart gat? Stopt wetenschap bij de horizon? Nee - je kunt prima extrapoleren, zolang je maar eerlijk zegt dat je extrapoleert. Vrij normaal in de wetenschap.
De consensus is dat "het" heelal (inclusief alles buiten "ons" heelal) oneindig is, en dat is inderdaad een extrapolatie. Maar niet zomaar.
cosmologisten
Een anglisisme - maar zal wel een grapje zijn.
 

DeepSkyScanner

Halsstarrige sterrenstaarder
Hij begint direct al een foute voorstelling te geven waarom mensen het universum zo noemen.
Nou, als ik dit betoog van hem zo lees, dan legt hij dit allemaal wel uit. Zo zegt hij dat er zo mogelijk meer "universums" kunnen bestaan vanwege de inflatie-theorie. Wat wij als het waarneembare Heelal zouden kunnen zien en bereizen, is steeds aan het uitdijen, zodat we nooit die andere "universums" kunnen bereiken noch waarnemen. Maar, ze maken wel deel uit van dezelfde Ruimte (als ze al bestaan).

Een gelijksoortig relaas kwam ik trouwens ook tegen in het aanstekelijke werk van David Deutsch. Zijn boeken "The Fabric of Reality" en "The Beginning of Infinity" borduren voort op de "Multiverse" theorie.
 

FredBt

Donateur
Hoe fotonen er in realiteit uitzien is volgens mij daarom een zinloze discussie.

Fotonen zijn zo alom en prominent aanwezig dat doorgronden hoe ze er uiteindelijk uitzien een must is om uiteindelijk te begrijpen hoe alles inclusief donkere energie, donkere materie en zwaartekracht werkt. Maar dat is natuurlijk mijn persoonlijke mening.

een foton heeft geen massa, maar wel energie: E=hf (h is de constante van Planck, f de frequentie).

Van die energie kun je deeltjes met massa maken (via E=mc^2).

Een frequentie is in wezen ook een snelheid. Bestaat er een limiet, een maximale frequentie?

Aangezien die laatste term oneindig wordt voor v=c kun je dus met een eindige E=hf geen deeltje met massa versnellen tot boven c. Dat probleem stelt zich niet, en vormt het dus ook niet een grens voor de frequentie van het foton.

Ik denk inderdaad ook dat het probleem van massa versnellen boven c niet voorkomt in onze werkelijkheid. Maar aan de andere kant denk ik wel dat "c" het maximale is waar wij mee te maken hebben in onze werkelijkheid. Alles boven "c" tot net onder "c^2" kunnen we in deze discussie buiten beschouwing laten. Het is in mij opinie de overgangsfase tussen "c^2" en "c". In deze (zeer kortdurende en heftige) fase krijgt onze (4 dimensionale) werkelijkheid gestalte.

@FredBt: een foton heeft geen massa, maar wel energie: E=hf (h is de constante van Planck, f de frequentie).

Van die energie kun je deeltjes met massa maken (via E=mc^2).

Om die reden worden in de deeltjesfysica dan ook meestal geen massa's van deeltjes genoemd, maar energieën. Dat hebben ze allemaal, of ze nu wel of geen massa hebben, wel of geen lading, wel of geen spin, etc.

Mag ik dan stellen in het geval van een foton hf=mc^2? Als ik dit dan loslaat op 1 foton dan is de "m" van een enkel foton dan toch (theoretisch) te benoemen. We kennen de frequentie, de constante van Planck en c. Dit zou de de fysica een stuk overzichtelijker maken want dan zou je een foton, die wel degelijk bestaat, in duidelijker natuurlijk perspectief kunnen plaatsen zonder alle andere waarnemingen en feiten geweld aan te doen. Je zou zou dan kunnen zeggen dat de massa van een foton (zo klein) genoeg is om in onze werkelijkheid de deeltjes te kunnen laten versnellen tot de lichtsnelheid. Dit zou dus tevens het maximum zijn van snelheid die wij kunnen halen. Alle andere golf pakketjes met een hogere massa halen deze maximale snelheid niet in gegeven natuurlijke omstandigheden anders dan als wij kunstmatig energieën gaan toevoegen om de snelheden te verhogen.
Ik blijf dus moeite houden met het gegeven van een massa van 0 terwijl er dus blijkbaar wel een "E" grootheid aan vast hangt. Ik zie nog steeds niet waarom wij niet gewoon een massa, hoe klein dan ook, aan een foton kunnen koppelen.
Dit denk ik ook omdat wij in het kader van (oneindige E) = (oneindige mc2) de zaak onnoemelijk kunnen vereenvoudigen. Wij hebben dan met geen E en geen mc^2 simultaan meer te maken in onze werkelijkheid. Natuurlijk kunnen wij dingen blijven benoemen in "E" of "m" maar dan hebben wij te maken met een zelfde rekengrootheden.

De groten uit de 19e en de 20e eeuw visualiseerden het verplaatsen van licht als voorstellen als door de ether en hebben daar in het traject door hun toentertijd beschikbare middelen geschikt onder een 0 massa waardoor zij om het te kunnen verklaren een Planck grootheid hebben moeten definiëren.

Volgens mij staat er wetenschappelijk niets in de weg om net als bij de Kopenhaagse interpretatie uit te gaan van andere interpretaties zoals de veel-werelden-interpretatie en de De Broglie–Bohm interpretatie die ik aanhang.

Los van of een foton een spin van 1 heeft en een boson is staat er volgens mij niets in de weg om hier het scheermes van Ockham te hanteren en een theorie te vormen waarin een foton een golf pakketje is met een buitengewoon kleine massa maar waar een maximale snelheid van ca. 300.000 kilometer per seconde in een vacuüm bij hoort. In het onnoemelijk ingewikkelde spel van het elektromagnetisme tussen de golf pakketjes met al hun interacties die onze werkelijkheid vormen is het in mijn fantasie nog altijd mogelijk dat men niet de gehele wisselwerkingen begrepen heeft en dat er nog onbegrepen - en misschien zelfs mis geïnterpreteerde - factoren een rol spelen die onze beeldvorming vertroebelen.

Het klinkt misschien als een utopie maar alleen al aannemen dat een foton een fysische realiteit heeft zoals hierboven beschreven zou het allemaal veel simpeler maken en grote perspectieven openen op het gebied van (kwantum)gravitatie en ook het verklaren van donkere materie.

Eenmaal een nieuwe consensus over het hierboven voorgestelde zou in mijn ogen ook een nieuwe visie kunnen openen over donkere energie.

In ieder geval beschouw ik voor mijzelf de maximale snelheid in ons universum de snelheid van het licht. Een scheiding in onze werkelijkheid is dan benodigd van hoe wij tegen de andere kant van het mc^2 gedeelte van de formule gaan kijken. C^2 speelt in mijn opinie dus wel degelijk een rol maar het enige is dat wij er iets anders tegen aan moeten gaan kijken.

Hierboven onder item #86 geeft Sander een beschouwing over het universum en de betekenis hiervan.
Hoe je er tegen aan moet kijken is iets waar ik ook lang mee geworsteld heb.
Ik heb het voor mijzelf kunnen visualiseren door een duidelijk onderscheid te maken waar de beide grootheden links en rechts van de = in de formule van de SRT elk een logische plaats innemen. Op dit moment heeft het echter nog geen zin dat ik hier verder op in ga. Hiervoor is namelijk van belang of wij net als alle andere stromingen en ideeën in de natuurkunde een andere interpretatie mogen aanhangen ten aanzien van het golf pakketje foton. Het enige dat wij anders gaan zien zit hem dan in het feit dat wij in de formule geen Planck constante gebruiken maar gewoon de (theoretische minimale) massa die er mee overeenkomt in de formule E=mc^2.

(P.s., ik hoop dat ik geen totale onzin aan het verkopen ben die met enkele pennenstreken te weerleggen valt. Ik acht jullie kennis in dit forum zeer hoog en hou er terdege rekening mee dat in een paar woorden mijn visie totaal ontkracht gaat worden. In dat geval is mijn vraag ook beantwoord en zal ik in een verdere richting moeten gaan zoeken. Ik vind het in ieder geval een geweldige discussie en de inbreng buitengewoon waardevol.)
 

Observer

Uranus
Los van of een foton een spin van 1 heeft en een boson is staat er volgens mij niets in de weg om hier het scheermes van Ockham te hanteren en een theorie te vormen waarin een foton een golf pakketje is met een buitengewoon kleine massa maar waar een maximale snelheid van ca. 300.000 kilometer per seconde in een vacuüm bij hoort.
Ik denk niet dat het toekennen van massa aan een foton de zaak simpeler maakt.
Ockham is waarschijnlijk de reden dat de massa van het foton nul is.
 

Eelco

Aarde (meestal)
Als ik dit dan loslaat op 1 foton dan is de "m" van een enkel foton dan toch (theoretisch) te benoemen.

Het is dan geen foton meer - je hebt van het foton een deeltje gemaakt met massa m wat geen foton meer is. Een foton heeft geen massa.

Verder komt er bij een reactie waar een foton in een deeltje wordt omgezet meestal extra energie vrij (vaak kinetische energie), of moet er extra energie in, en kun je verschillende soorten deeltjes van hetzelfde foton maken (hoe hoger de frequentie en dus energie, hoe meer keuze :) ), die allemaal een andere massa hebben. In principe kun je van één hoogfrequent foton meerdere deeltjes maken, met verschillende massa's.

Je zou kunnen opperen dat een foton een "potentiele massa" heeft, zijnde de massa van het deeltje waarin dat foton omgezet kan worden (plus of min extra energie). Dat is niet bepaald uniek, en fotonen met verschillende frequenties (en dus energieen) kunnen precies hetzelfde deeltje opleveren, met dezelfde massa. Allemaal niet eenduidig.

Met nogmaals het probleem dat het deeltje dat het foton opleverde sowieso geen foton meer is.
 

sixela

hulpbeheerder - hij/hem/zijn
Mag ik dan stellen in het geval van een foton hf=mc^2?
Neen. Zowel fotonen als deeltjes met massa leveren een bijdrage aan de relativistische energie; als het fotonen zijn enkel omdat ze momentum hebben, en voor andere deeltjes door de energie in hun ruststelsel (dat is die "mc²") en omdat ze een momentum hebben (in een coördinatenstelsel waarin ze bewegen).

Er is een reden waarom de volledige formule er zo uit ziet:
3a33693dee0b88d69cb16820f3bcb43cb9e7f8b9


De bekende kortere formule is wat er overblijft als v=0, als de snelheid nul is. Dat is uiteraard geen formule die voor een foton kan gelden.

Je kunt niet in een formule gaan 'stellen' dat de eerste term gelijk is aan de tweede, vooral als de twee termen wezenlijke verschillende bijdragen beschrijven.

Het enige wat je kan doen is inderdaad energie uit de tweede term (voor bijvoorbeeld een foton) omzetten in dezelfde hoeveelheid energie in een andere vorm, waarin de eerste term domineert. Maar dan heb je per definitie geen foton meer.

Met massa kun je dus fotonen maken als je bereid bent een deel van de massa te verliezen (of een deel van het momentum, dat is wat een zwart lichaam doet als er thermische straling is), en met fotonen kun je ook massa maken als je bereid bent fotonen (of zelfs een deel van hun momentum) te verliezen. Maar het is niet omdat je een kilo peren kan verkopen en met het geld appelen kan kopen dat je moet besluiten dat appelen peren zijn en omgekeerd.
 
Laatst bewerkt:

svdwal

Sander - Moderator
@svdwal:
Tja, een tirade tegen Max Tegmark (die ken ik toevallig redelijk goed, daar we een jaar overlapten in Edinburgh), die inderdaad niet de meest bescheiden kosmoloog is. Maar ik zie geen enkel bedrog - Max zegt hier wat hij denkt. Dat jij dat onzin vindt maakt het nog geen bedrog: dan zou hij iets anders moeten zeggen dan hij denkt.

Het gaat erom dat hij het zo formuleert dat leken denken dat dit wetenschap is, ipv speculatie. De multiversumhypothese heeft niet hetzelfde gewicht als een meermalen gecorroboreerde theorie.

In het citaat gaat het trouwens over "our universe", en dat is wel degelijk alleen maar alles binnen de kosmologische horizon, en niet 'the universe'.

Klopt, maar het citaat sprak dan ook van "our universe".
Dan zie je direct al het probleem, want het unieke universum is ook ons universum. Tegmark, en de rest zal met een criterium moeten komen wat een universum in zijn terminologie is. Bv het ding dat ontstaat uit 1 inflatie-event, als dat soort gebeurtenissen daar een goed criterium voor zijn.

Dat is niet uniek voor het universum buiten "ons universum". Centrum van een zwart gat? Stopt wetenschap bij de horizon? Nee - je kunt prima extrapoleren, zolang je maar eerlijk zegt dat je extrapoleert. Vrij normaal in de wetenschap.
Wat er in een zwart gat gebeurd is testbaar. Iedereen die in zo'n gat valt kan spaghettificatieproefjes doen, of zijn.

De resultaten zijn niet rapporteerbaar, maar dat is (nog) geen criterium voor het niet-wetenschappelijk zijn van een theorie.

De consensus is dat "het" heelal (inclusief alles buiten "ons" heelal) oneindig is, en dat is inderdaad een extrapolatie. Maar niet zomaar.

Een anglisisme - maar zal wel een grapje zijn.
 

Eelco

Aarde (meestal)
Het gaat erom dat hij het zo formuleert dat leken denken dat dit wetenschap is, ipv speculatie. De multiversumhypothese heeft niet hetzelfde gewicht als een meermalen gecorroboreerde theorie.
Jij noemde het bedrog. Dat is het niet.

Verder is speculeren uiteraard ook wetenschap - anders kom je nooit verder. Een hypothese is nog geen theorie, uiteraard. Het kan het begin ervan zijn, of het komt in de prullenbak. Oftewel, het blijft gewoon wetenschap, ook als het nog in de hypothese fase zit.

Dan zie je direct al het probleem, want het unieke universum is ook ons universum.
Wat bedoel je met "het unieke universum"? Ik maakte onderscheid tussen "ons universum" (het voor ons waarneembare deel van het heelal), en "het heelal", alles binnen en buiten onze kosmologische horizon. Dat is waar Max Tegmark ook op doelt.

Wat er in een zwart gat gebeurd is testbaar. Iedereen die in zo'n gat valt kan spaghettificatieproefjes doen, of zijn.

De resultaten zijn niet rapporteerbaar, maar dat is (nog) geen criterium voor het niet-wetenschappelijk zijn van een theorie.
Niet rapporteerbaar (je komt er niet meer uit, en overleeft het ook niet), dus niet testbaar.

Wat betreft het gedeelte van "het universum" buiten "ons universum": dat is een kwestie van lang genoeg wachten: de kosmologische horizon expandeert nog steeds, en je ziet elke keer weer een stukje meer van het heelal buiten ons heelal zoals het nu is :)
Dat lange wachten overleef je ook niet, maar volgens jouw redenering zou het wel testbaar zijn (dankzij de expansie van de horizon).
 

FredBt

Donateur
Dan zie je direct al het probleem, want het unieke universum is ook ons universum. Tegmark, en de rest zal met een criterium moeten komen wat een universum in zijn terminologie is. Bv het ding dat ontstaat uit 1 inflatie-event, als dat soort gebeurtenissen daar een goed criterium voor zijn.
Ik herken dat probleem ook. Voor mijzelf zoek ik de verklaring in multi-ontlading events. De ontladingen vormen in mijn fantasie telkens een uniek (4-dimensionaal) universum. Dat daarin op enig moment inflatie effecten optreden is voor mij goed voorstelbaar. De staat waaruit een ontlading-event voorkomt is niet 4-dimensionaal en vertegenwoordigt oneindige "lading". Ik noem het bewust geen oneindige "E". In deze voornoemde staat - nogmaals in mijn fantasie - is er nog geen sprake van tijd en afstand omdat er nog geen golf pakketjes bestaan. Die vormen zich uit een ontlading.
 

FredBt

Donateur
Even haren kloven: het woord 'nog' heeft niet veel betekenis zonder dat er tijd is, toch?
Klopt, "nog" suggereert tijd, daar heb je gelijk in. In de staat die ik bedoel te beschrijven is tijd maar ook afstand niet te benoemen. Het is misschien even omschakelen maar de staat die ik bedoel heeft als bijzondere kenmerken dat er geïntegreerd 4 toestanden (opgerold) van toepassing zijn: 1 geen tijd versus oneindige tijd en geen afstand versus oneindige afstand. Met andere woorden, je bent er meteen maar om het te bereiken duurt oneindig. Ook voor afstand geldt dat je er al bent maar er nooit zult komen. Het is een misschien het beste voor te stellen als een een-dimensionale oneindig aaneengesloten toestand. Een soort oneindige punt. De ontladingen komt voort uit het immense "spanningsverschil" (ik noem het de paradox) tussen nul en oneindig.
 

Observer

Uranus
Al die fantasie over meerdere universums. Ze kunnen elkaar niet zien of beinvloeden. Dan is het in ons universum toch van geen belang. Oftewell off-topic. In die andere Universums is E=mc^2 waarschijnlijk niet eens van toepassing. :)
 
Bovenaan Onderaan